La liaison hydrogène est importante dans de nombreux processus chimiques. La liaison hydrogène est responsable des capacités de solvant uniques de l'eau. Les liaisons hydrogène maintiennent ensemble des brins complémentaires d'ADN et sont responsables de la détermination de la structure tridimensionnelle des protéines repliées, y compris les enzymes et les anticorps.
Un exemple: l'eau
Une façon simple d'expliquer les liaisons hydrogène est avec l'eau. La molécule d'eau est constituée de deux hydrogènes liés de manière covalente à un oxygène. Étant donné que l'oxygène est plus électronégatif que l'hydrogène, l'oxygène attire plus étroitement les électrons partagés. Cela donne à l'atome d'oxygène une charge légèrement plus négative que l'un ou l'autre des atomes d'hydrogène. Ce déséquilibre s'appelle un dipôle, ce qui fait que la molécule d'eau a un côté positif et un côté négatif, presque comme un petit aimant. Les molécules d'eau s'alignent pour que l'hydrogène d'une molécule fasse face à l'oxygène d'une autre molécule. Cela donne à l'eau une plus grande viscosité et permet également à l'eau de dissoudre d'autres molécules qui ont une charge légèrement positive ou négative.
Repliement des protéines
La structure des protéines est partiellement déterminée par la liaison hydrogène. Des liaisons hydrogène peuvent se produire entre un hydrogène sur une amine et un élément électronégatif, tel que l'oxygène sur un autre résidu. Lorsqu'une protéine se replie en place, une série de liaisons hydrogène "ferme" la molécule ensemble, la maintenant sous une forme tridimensionnelle spécifique qui donne à la protéine sa fonction particulière.
ADN
Les liaisons hydrogène maintiennent ensemble des brins complémentaires d'ADN. Les nucléotides s'apparient précisément en fonction de la position des donneurs de liaisons hydrogène disponibles (hydrogènes disponibles légèrement positifs) et des accepteurs de liaisons hydrogène (oxygènes électronégatifs). Le nucléotide thymine a un site donneur et un site accepteur qui s'apparient parfaitement avec le site accepteur et donneur complémentaire du nucléotide adénine. La cytosine s'apparie parfaitement à la guanine par le biais de trois liaisons hydrogène.
Anticorps
Les anticorps sont des structures protéiques repliées qui ciblent et s'adaptent avec précision à un antigène spécifique. Une fois que l'anticorps est produit et atteint sa forme tridimensionnelle (aidée par la liaison hydrogène), l'anticorps se conformera comme une clé dans une serrure à son antigène spécifique. L'anticorps se verrouillera sur l'antigène par une série d'interactions comprenant des liaisons hydrogène. Le corps humain a la capacité de produire plus de dix milliards de types différents d'anticorps dans une réaction immunitaire.
chélation
Alors que les liaisons hydrogène individuelles ne sont pas très fortes, une série de liaisons hydrogène est très sécurisée. Lorsqu'une molécule se lie à l'hydrogène via deux sites ou plus avec une autre molécule, une structure cyclique connue sous le nom de chélate se forme. Les composés chélatants sont utiles pour éliminer ou mobiliser des molécules et des atomes tels que des métaux.